基于交叉口車輛不停車通過車速誘導要點分析

趙斌 蔣佳錕 路林文

摘要：近年城市中交通擁堵現象日益嚴重，這些擁堵很多發生在交叉口附近，有學者指出通過車速誘導使車輛在交叉口不停車通過可有效降低延誤。本文在現有交叉口不停車車速誘導系統的研究基礎上對其應用范圍和限制條件提出一些建議，包括信息交互、路段和速度限制，以便交叉口不停車技術在未來的發展中更好的實現和運用。

關鍵詞：交叉口；車速誘導；信息交互

1車輛與交叉口信號間信息的實時交互問題

要使車輛在到達信號交叉口時能夠不停車通過，其車速誘導系統必須準確采集將要通過的交叉口信號配時方案，實時掌握車輛行駛動態（行駛速度，地理位置信息），中心處理器根據配時方案和車輛行駛動態對當前行駛車輛做出合理的建議速度。

車—路之間的通信技術從上世紀末起就受到各國科研機構及其科研人員的注意。隨著科學技術的進步，不同時段的學者提出了不同的方法，例如主要應用在不停車電子收費系統（Electronic Toll Collection，ETC）中的專用短程通信技術（Dedicated Short Range Communications，DSRC），由美國材料與試驗協會負責開發，到現在各方面技術已相當成熟。由于其通信距離一般在數十米（10m～30m），在應用于較長距離的信息傳輸時受到很大的限制且無法為車輛提供連續的通信服務；藍牙技術能夠同時支持異步方式和同步方式通訊，現已發展到了5.0版本，具有低功耗，低延遲，但同時傳輸距離有限（一般<100m），不同設備間不兼容，在車路協同中的發展受到限制；Wife技術具有較高的傳送速率，較廣的覆蓋范圍，在區域辦公中應用非常廣泛。因為其網絡延遲高（秒級），移動性差，不適用于較快速移動的情況，因此在車路信息的傳送上也受到了極大的限制；

車—路間信息的傳送系統與平常的無線傳送系統相比，其車輛節點快速變化，道路上車輛基數大，道路系統復雜多樣。因此對傳送的穩定性，延誤，速率，節點的加入和脫離都具有更高的要求。

面對5G（第五代移動通信技術）時代的到來，智能交通和車聯網的時代也會隨之而來，與前幾代通信技術相比，5G網速快，延時低，高連密度下的穩定性更高。這些特點正是在當前交叉口車輛不停車速度誘導系統所遇到難題。目前國內大多數交叉口交通信號的控制方式為單個定時信號控制，每個交叉口信號機單獨工作，通行車輛須與每個交叉口之間建立局域網絡，面對城市中眾多的交叉口，此方法不具有較好的可行性。在設計的過程中只有利用好5G的明顯優勢（理論延時為1ms，傳送速率1Gbit/s～20Gbit/s），該系統的實現才具有現實意義。

2設計時速度應該滿足的條件

根據所獲得的到前面路口的距離以及所獲得的到達下個交叉口的時間，路段車輛大致有兩種不同的行駛方式駛過交叉口。

這兩種車速的區分條件為：若以當前運行的速度加速到最大速度并以該速度行駛至交叉口，所到達交叉口信號燈的顯示有兩種狀態，所到時刻在綠燈時間區間內，在路段道路容許的情況下，以最大速度行駛。若所到時刻為紅燈時間區間。在采取加速或減速建議，以保證不在前面路口停車等待，降低啟停油耗和路口時間損耗。

行駛方式一：先判斷路段是否容許加速至最大車速，若 ，則容許，再判斷到達時刻 ，若二者同時滿足，則以方式一行駛。

式中： ——最大車速

——初始車速

S——路段長度

——車輛加速時的平均加速度，

t——起始時刻

——到達時刻

行駛方式二：

（1）加速行駛：

（2）減速行駛：

式中：v——建議速度

——車輛減速的平均加速度。，

若v>s/t，則減速行駛；若v

車輛加速度的大小還受到天氣，路面情況和車輛性能等的綜合影響，且車輛間的相互影響也不可忽視，智能車速控制系統最好以車輛編隊的方式實現，以減少同向車輛行駛過程中的隨機性。

3對于適用路段的考慮

交叉口車輛不停車車速誘導系統的實際應用，同時還受到車輛行駛路段的制約。

城市車輛行駛路段的長度和交叉口之間的間距是實現交叉口不停車車速誘導系統的影響因素之一。行駛中的車輛接收到當前信號交叉口的實時交通信號之后，需要相應的調整車輛的行駛速度，而達到車輛到達交叉口正好為綠燈的目的。路段必須為需要加速通過的車輛提供足夠的加速空間。

根據我國現有的城市道路要求，設計時建議的指標為：主干路間距為700～1200米，次干路為350～500米，支路為150～250米，城市中道路一公里范圍內與2～4條道路平交，甚至更多。因此，交叉口不停車車速誘導系統適用于城市主干路或交叉口間距較大的次干路，不建議使用于城市支路中，支路不能為車輛提供適宜的加速或減速路段長度。其次，在擁堵路段由于車輛之間的相互制約影響也導致車輛不能擁有合理的加速空間。

4結語：

通過對以上幾個方面的討論，指出了要使車輛能夠不停車等待通過路口，從而消除車輛在紅綠燈前等待的時間，就要解決好交叉口信號和車輛間信息實時交互問題，并且考慮到不停車誘導系統的適用路段以及車輛加速度的限制。通過無線通信實現車與車、車與路之間的信息共享，并在此基礎上實現運行狀態參數的協同互動優化，實現了車與車、車與交通控制系統之間的信息與決策交互。最終使得路段上的車輛以最大的通行率在路口不停車通過。

同時本文的論述還不夠全面，交叉口不停車車速誘導系統的大規模運用和實施仍有很多方面去考慮，如何減少車—車之間的相互影響仍是該系統需要解決的技術難點。

參考文獻

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[2]趙光輝. 智能交通夢想要成現實需5G助力、各方協同[J].通信世界，2018，（28）：20-21

[3]郭欣，城市道路交叉口不停車技術研究[D].山東理工大學碩士論文，2012

作者簡介：趙斌，生于1998年1月，漢族，甘肅定西人，江蘇大學，交通工程專業

蔣佳錕，生于1998年5月，漢族，江西景德鎮人，江蘇大學，交通工程專業

路林文，生于1997年8月，漢族，河南輝縣人，江蘇大學，交通工程專業

【項目信息】江蘇大學科研立項項目，項目編號，17A375

（作者單位：江蘇大學）